Descripción física

Descripción física[editar]
En términos de la teoría de la relatividad especial de Einstein, un taquión es una partícula hipotética con uncuadrimomento de tipo espacial. Esto implica que si su energía y momento son reales, su masa en reposo convencional aparente sería un número imaginario. Por lo que la norma de Minkowski de su cuadrimomento sería negativa, ya que:

El tiempo propio queexperimenta un taquión es también imaginario. Un curioso efecto es que a diferencia de partículas imaginarias, la velocidad de un taquióncrece cuando su energía decrece. Esto es una consecuencia de la relatividad especial debido a que, hipotéticamente, un taquión tiene masa cuadrada negativa. De acuerdo con Einstein, la energía total de una partícula es la suma de la masa en reposo multiplicada por lavelocidad de la luz al cuadrado y la energía cinética del cuerpo. Si m denota la masa en reposo, entonces la energía total viene dada por la relación:

Para materia ordinaria, esta ecuación demuestra que E aumenta con la velocidad, convirtiéndose infinita a medida que v (velocidad) se aproxima a c, la velocidad de la luz. Si m es imaginaria, por otra parte, el denominador de la fracción necesita serimaginario para mantener a la energía como un número real. El denominador sería imaginario si el número en la raíz cuadrada es negativo, lo cual solo pasa si v es mayor que c.
Un taquión está limitado a la porción de tipo espacial del gráfico de energía-momento. Por tanto, nunca puede ir a velocidades inferiores a la de la luz. Curiosamente, mientras su energía disminuye, su velocidad aumenta.
Siexistieran los taquiones y pudieran interactuar con la materia ordinaria, podría violarse el principio de causalidad.
En la teoría de la relatividad general, es posible construir espacio-tiempos en los cuales las partículas se propaguen más rápidamente que la velocidad de la luz, relativo a un observador distante. Un ejemplo es la métrica de Alcubierre. Sin embargo, estos no serían taquiones en elsentido anterior, puesto que no superarían la velocidad de la luz localmente.
Teorías de campo y cuerdas[editar]
En la teoría cuántica de campos, un taquión es el cuanto de un campo, usualmente un campo escalar el cual tiene una masa al cuadrado negativa. La existencia de tal partícula es un significado de la inestabilidad del vacío espacio-temporal, porque la energía del vacío tiene un máximo envez de un mínimo. Un pequeño impulso podría causar una decadencia de amplitudes exponenciales que al mismo tiempo podrían inducir a una condensación de taquiones. El mecanismo de Higgs es un ejemplo elemental, pero es bueno darse cuenta que una vez que el campo taquiónico alcanza el mínimo de su potencial, su cuanta dejan de ser taquiones para convertirse en bosones de Higgs con masa positiva.
Lostaquiones se encuentran en muchas versiones de la teoría de cuerdas. En general, la teoría de cuerdas establece que lo que vemos como "partículas" —electrones, fotones, gravitones, etc.— son en realidad diferentes estados vibratorios de la misma cuerda. La masa de una partícula puede ser deducida como de la vibración ejercida por la cuerda; en otras palabras, la masa depende de la nota que lacuerda este tocando. Los taquiones frecuentemente aparecen en el espectrode estados de cuerdas permisibles, como queriendo decir que en algunos estados tienen masas al cuadrado negativas, y por lo tanto masas imaginarias.
Masa imaginaria[editar]
Partiendo de la ecuación de la Teoría de la relatividad:

Factorizando el -1 en el denominador y operando:

Cambio de variable : luego se multiplica elnumerador y denominador por i:

Si se define formalmente una "masa del taquión" mediante  se tiene:

Se analiza la raíz y se obtiene que para que sea real, , la velocidad de la partícula debe ser mayor que c (velocidad de la luz).
Interpretación[editar]
En mecánica cuántica y teoría cuántica de campos un valor imaginario de la masa o la energía puede ser interpretado como una partícula inestable que...